[發明專利]一種高分子表面改性γ-Fe2

有效

• 申請號: 202110562792.1
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113275014B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 李溪;王詩雯;徐炎華;于鵬;張瀟;徐寶康
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01D53/86;B01D53/72;B01D53/66
• 代理公司: 南京思拓知識產權代理事務所(普通合伙) 32288
• 代理人: 呂鵬濤

本發明涉及一種高分子表面改性γ?Fe2O3/硅藻土催化劑及其制備方法和應用，所述制備方法以溶膠凝膠?焙燒法為基本工藝，以九水合硝酸鐵為Fe³⁺，乙二醇為溶劑。所述的高分子表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纖維素和十六烷基三甲基溴化銨中的一種或至少兩種。本制備方法具有工藝簡單、可操作性強、制備周期短、收率高且易于實現工業化生產。本發明方法制備的催化劑協同低溫等離子體實現了高效的揮發性有機物降解效率和O₃分解效率，催化活性高且穩定性好。

技術領域

本發明涉及一種高分子表面改性γ-Fe₂O₃/硅藻土催化劑及其制備方法和應用，屬于磁性硅藻土制備的技術領域。

技術背景

當前我國面臨PM_2.5和O₃污染的雙重壓力，而揮發性有機物(Volatile organiccompounds, VOCs)是造成這兩種嚴峻大氣污染問題的重要因素。因此，VOCs的排放的有效控制是緩解當前大氣污染問題的關鍵所在。與傳統VOCs治理技術相比，低溫等離子技術應用于VOCs治理方面具有停留時間短、操作簡單、占地面積小、選擇性廣、反應條件溫和等優點，這使得其在實際應用上前景廣闊。但就目前而言，低溫等離子體技術目前仍存在能耗較高、污染物降解不徹底、受濕度影響大及O₃二次污染問題。

硅藻土(SiO₂·nH₂O)本質上是一種生物成因的硅質沉積巖，由古代硅藻死亡后經過長年堆積和擠壓形成，主要成分為SiO₂。硅藻土質輕，結構穩定，具有高孔隙率和較大的比表面積，故而在吸附方面應用廣泛，如用于氟化物的去除，重金屬的去除和有機物分離。Yu等人研究制備了一種負載Fe₃O₄納米顆粒的SN基改性復合型硅藻土吸附劑，實現了優越的苯酚吸附脫除效果。Zurayk等人研究制備了一種有機質改性的天然硅藻土吸附劑用于Pb(II),Cr(VI)，和 Cr(III)的去除。其研究結果表明，材料的吸附性能受到包括時間、溫度、離子強度等多種因素的影響。Chen等人制備了一種伊利石摻雜的Fe₃O₄磁性硅藻土吸附劑，該吸附劑具有良好的苯酚吸附性能并具有較強的磁性，吸附過程完成后可通過強磁實現與水體的快速分離。

以上工作內容表明通過對硅藻土進行改性以提高其對有機物及金屬離子的吸附性能，但若作為催化劑載體，傳統的浸漬法制備的金屬氧化物/硅藻土催化劑往往出現金屬氧化物大量團聚導致硅藻土孔道堵塞、結構破壞及催化活性提升效果差等問題。

然而硅藻土儲備量大、成本低且主要成分為SiO₂，尤其適宜作為低溫等離子體催化劑載體，開發一種制備過程簡單、成本低、活性組分高度分散的硅藻土基催化劑，提高等離子體催化降解效率的同時降低尾氣O₃濃度，對于推動低溫等離子體催化的應用具有重要意義。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種適用于低溫等離子體的高分子表面改性γ-Fe₂O₃/硅藻土催化劑及其制備方法。

一方面，本發明提供了一種適用于低溫等離子體的高分子表面改性γ-Fe₂O₃/硅藻土催化劑。本發明的另一目的是提供一種適用于低溫等離子體的高分子表面改性γ-Fe₂O₃/硅藻土催化劑的制備方法。

本發明的目的可通過以下技術方案實現：

一種適用于低溫等離子體的高分子表面改性γ-Fe₂O₃/硅藻土催化劑的制備方法，包括如下步驟：

1)將一定量的九水合硝酸鐵、高分子表面活性劑、硅藻土溶于乙二醇溶液中，超聲15～20 min后于75～85℃加熱攪拌回流9～12h生成溶膠A；